高层建筑结构-地基动力互相作用地震反应分析

针对结构与地基体系动力相互作用的影响,改进了高层建筑采用桩筏基础时结构-地基体系动力分析模型;提出了在水平地震作用下定量计算结构振动特性及内力的方法;通过算例分析了考虑结构-地基体系共同作用时,桩基体系动刚度及桩头部位参振土质量的取值变化对结构振动特性及内力的影响,以期定量计算结构振动特性及其内力变化,真实反映结构-地基体系动力相互作用的影响。     

中震不屈服设计内力与小震弹性设计内力比较分析

《抗震设计规范(GB50011—2010)》及《高层建筑结构混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)》第一次将基于性能的抗震设计方法写入规范,中震不屈服设计是规范中基于性能抗震设计方法之一。通过比较规范中的中震不屈服计算方法与小震弹性设计在内力计算上的区别,建立小震弹性设计内力与中震不屈服设计内力比值随构件抗震等级、受力类型变化的函数关系,为今后中震不屈服设计提供参考。     

基础条件对SSDI体系动力特性的影响

基于影响土-结构动力相互作用(SSDI)体系抗震性能和动力特性的因素除地基土特性与上部结构特性外,基础作为联系上部结构和土体的桥梁,其构造形式以及埋置深度对SSDI体系动力性能的影响不可忽视。通过采用有限元方法,对某工程高层建筑算例进行计算分析;利用ANSYS程序中重新启动法、APDL参数设计语言编制程序实现对地基土的非线性模拟,并通过土体边界、土体与结构间非线性接触的研究,对整个SSDI体系在实测地震波作用下的动力反应进行计算分析,研究桩筏基础、桩箱基础2种不同基础形式以及不同基础埋深条件对上部结构动力反应效应的影响。研究结果表明:桩箱基础条件时上部结构动力反应较小,基础埋深越大,上部结构动力反应越小。研究成果为工程抗震设计考虑基础条件对土-结构动力相互作用效应的影响提供了理论依据,对完善抗震设计规范具有参考价值。     

高桩码头叉桩布置形式抗震性能分析

以湛江某高桩码头单个结构段为研究对象,建立空间有限元模型,采用反应谱法对水平地震作用横向、纵向输入进行地震动力响应分析,对比分析了4种叉桩布置形式在不同水平方向地震作用下码头桩基内力受力特性。计算结果表明:桩基横轴对称布置结构在横向水平地震作用时,整体最大位移和桩内力均较小;桩基双轴对称布置形式在不同水平方向地震作用下结构响应比其他形式相对较小。在高桩码头的抗震设计中,叉桩不会碰桩的情况下,采用桩基双轴对称布置形式较为合理。     

考虑群桩效应的桩基储罐地震振动分析

桩基是大型储罐设计时经常采用的重要形式,在地震区必须对其进行抗震设计.根据豪斯纳储罐振动理论,建立了桩基储罐在水平地震作用下的振动模型,提出了对桩的内力和变形的动力分析方法,在计算中考虑了群桩效应对内力和变形的影响,同时根据文克尔地基模型提出一个简单而实用的群桩效应计算方法,分别按考虑和不考虑群桩效应进行了算例分析.结果表明,两种计算结果差别很大.文中提出的分析方法对工程设计有重要的意义.     

多高层建筑结构抗震设计内力调整

在新的《建筑抗震设计规范》及《高层建筑混凝土结构技术规程》中，关于地震作用计算、结构内力调整等内容均有较大改变。介绍了内力调整的分类和方法，对梁、柱及剪力墙内力调整系数进行了归纳，以便于工作中的设计计算。     

高层建筑结构的地震时程反应分析法

如今高层建筑日新月异,做好高层建筑的抗震是结构设计中一项重中之重的事,在进行结构的地震反应分析计算时,方法较多,本文运用有限元分析软件对一个高层建筑进行结构动力特性分析,建立高层建筑结构的三维计算模型,计算结果表明,用AN-SYS软件建立三维模型,能较好地进行结构的抗震分析,并且为抗震设计人员提供可靠的依据。     

考虑群桩效应的桩基储罐地震振动分析

桩基是大型储制度设计是经常采用的重要形式，在地震区必须对其进行抗震设计，根据豪期纳储罐振动理论，建立了桩其储罐在水平地震作用下的振动模型，提出了对桩的内力和变形的动力分析方法，在计算中考虑了群桩效应对内力和变形的影响，同时根据文克尔地基模型提出一个简单而实用的群桩效应计算方法，分别按考虑了和不考虑群桩效应进行了算例分析．     

大断面深埋高水压盾构隧道实测内力反算与分析

结合南京地铁3号线大直径盾构隧道工程,对隧道管片钢筋应变进行了现场测试,基于既有的管片内力反算方法,考虑混凝土非线性性质及管片接头,提出了适用于深埋高水压盾构隧道的内力改进算法,并对改进算法反算内力与结构设计计算内力进行了对比分析.结果表明:改进算法更能反映管片的实际受力状态,更适用于荷载模式复杂且接头传力机制多变的大断面深埋高水压盾构隧道;采用设计方法计算的深埋高水压盾构隧道管片及接头内力与改进算法反算内力的分布规律基本一致,但在量值上具有一定的差异;采用设计方法计算的管片及接头轴力为改进算法反算轴力的1/2左右,反算的管片弯矩在拱底位置与惯用法计算弯矩接近,在拱腰及拱顶位置与梁-弹簧法更为接近,反算的接头弯矩大于梁-弹簧模型计算接头弯矩.研究成果可为大直径深埋盾构隧道设计提供参考.     

群桩-承台体系动力阻抗的近似计算方法

采用数值方法对群桩-承台体系的动力阻抗进行了分析.根据两个不同规模的群桩-承台体系的动力阻抗计算结果,发现在结构抗震所重点关注的低频段,群桩-土体-承台的动力相互作用与频率的相关性较小,因此可采用群桩-承台的静力相互作用关系代替其动力相互作用关系计算群桩-承台体系的动力阻抗.文中通过若干算例近似得到了群桩-承台的静力相互作用关系,并给出了利用群桩和承台的动力阻抗计算群桩-承台体系水平、摇摆和水平-摇摆耦合动力阻抗的简化计算公式.     

基于OpenSEES的复杂子结构拟动力试验方法研究

以OpenSEES为核心计算平台,针对框架结构体系取复杂子结构的拟动力试验方法开展研究。探讨了取局部结构体系为试验子结构时的边界条件模拟方法,解决了数值子结构因形成几何可变体系而无法在OpenSEES中求解的问题。通过一榀十二层五跨防屈曲支撑钢框架结构和一榀八层三跨钢筋混凝土框架结构取一层一跨和一层三跨结构体系为试验子结构的拟动力试验,验证了本文子结构拟动力试验方法的可行性与有效性。     

多层大空间剪力墙结构体系抗震性能实验研究

对少内纵墙、底部设多层大空间多层Ｒ／Ｃ剪力墙结构体系的一栋１６层１／１８缩比模型振动台试验结果进行了分析，简述了模型振动台试验结果的破坏特征，比较了结构模型对３种地震波反应的差异，分析了位移、加速度反应的变化规律．结果表明，若设计得当，该体系的整体抗震性能较好；地震波的频谱特性是影响结构反应程度的主要因素之一；结构顶点加速度的动力放大倍数随结构刚度的退化而下降；弹、塑阶段振形变化不大．     

钢管混凝土组合框架抗连续倒塌鲁棒性初步分析

为研究钢管混凝土框架结构的竖向连续倒塌易损性,设计了一个8层4×4 跨钢管混凝土柱-钢梁空间框架,利用有限元软件ABAQUS,采用静力加载方法,对原结构及拆除各底层柱后的剩余结构进行模拟研究;在已有改进后的两种基于构件重要性的易损性分析方法的基础上,分别计算结构构件的重要性系数;并计算了双柱失效工况下结构的鲁棒性系数,分析了该类结构的竖向鲁棒性.结果表明:两种方法计算结果相近,构件重要性系数的变化趋势一致;外荷载的增加与结构鲁棒性呈负相关,角柱相对边柱和中柱较为重要;角柱与边柱同时失效时,结构发生倒塌的几率大大提升.实际中可采用备用荷载路径的方法对重要性系数较大的构件进行低易损性设计.     

无梁楼板的抗倒塌性能试验研究及分析

偶然荷载作用下,预测结构可能发生的破坏并提供新的荷载传递路径,是结构抗倒塌设计的重要内容.对一4层钢筋混凝土框架结构模型的第1层板,采用静载试验来模拟无梁楼板结构下层支撑构件的失效.通过机械千斤顶对板分级施加荷载来模拟上部结构荷载,随着千斤顶施加荷载的不断增加,楼板受拉面出现放射状裂缝,板的压力薄膜作用使得其承载能力比屈服线理论计算值提高40%左右.楼板中间突然出现倒圆锥形破坏区域后,结构原有的荷载传递机制发生了转换,钢筋形成的索网能承担上部荷载约为屈服线理论计算值的65%.基于试验结果对试验模型破坏机理进行了分析和计算,并提出依靠薄膜作用实现无梁楼板结构抵抗倒塌的途径.     

基于一阶振型斜率的剪切型建筑结构损伤定位

提出了一种利用结构一阶振型斜率改变判断剪切型结构损伤位置的方法.首先,进行结构振型和振型斜率对损伤的敏感性分析,导出敏感性系数表达式.然后,计算结构损伤前后的一阶振型斜率差.最后,在敏感性分析和计算得到的结构一阶振型斜率差的基础上,通过迭代计算消除多损伤引起的振型斜率改变叠加进行损伤定位.通过10层剪切型框架结构不同损伤工况的数值分析表明,所提出的算法能够正确识别所有的损伤位置.     

框架-筒体混合结构抗震性能试验

本文介绍了中南大学土木工程学院结构所进行的一个10层框架—混合筒体的模型试验结果。该模型是由一个混合筒体与外混凝土框架组成,模型比例为1:5。进行了单点低周反复荷载加载弹塑性能试验。试验结果表明,该结构是一种良好的抗震结构形式,满足抗震设计规范的要求。     

ModalPushover的改进方法及误差评估

在对Modal Pushover方法的原理及误差进行评价的基础上,结合与整体目标位移延性系数相对应的钢筋混凝土框架构件刚度折减系数的合理取值,提出了Modal Pushover的改进方法.为考察高阶振型参与程度的影响规律,以10层和16层钢筋混凝土平面框架为例,将框架在7条地震动波不同峰值加速度作用下的非线性地震反应统计结果作为对比基准点,研究Modal Pushover方法、改进Modal Pushover方法的分析结果随框架周期、地震动强度增加的误差变化规律.研究表明,Modal Pushover方法、改进Modal Pushover方法的误差并不随着框架周期加大而增加,表明该方法能合理地考虑高振型参与反应的影响;框架非线性程度加深后,改进Modal Pushover方法可在一定程度上降低MPA(Model Pushover Analysi)方法的误差.     

小震下隔震结构的随机响应及失效概率分析

探讨了叠层橡胶隔震体系在"小震"条件下的随机响应及失效概率分析模型.基于非比例阻尼多自由度线性模型,采用隔震工程设计中所使用的参数,用林家浩法构造虚拟激励,导出了非比例阻尼隔震结构在"小震"条件下的"虚拟"响应幅值向量的解析表达式.采用最大层间弹性位移限值作为控制指标建立极限状态方程,计算隔震结构在"小震"条件下发生开裂的条件失效概率.选用了1个7层的隔震框架作为数值算例,通过4种不同的方法对求得的随机响应进行对比,并采用MonteCarlo直接动力模拟方法进行检验,证实方法精度良好.     

锤击作用下钢筋混凝土框架倒塌性能试验研究

为研究钢筋混凝土平面框架结构在局部构件失效后的静、动力特性,完成了两榀两跨单层平面框架试验,其中一榀框架用于静载试验以获取框架静力特性数据,另一榀框架分别在空载、均布线荷载情况下采用锤击法进行动力试验,获取试验框架的位移、加速度和钢筋应变等动力响应数据.通过对比分析静载与动力试验结果,研究框架梁在锤击过程中的受力特性.试验结果表明:在大当量力锤锤击作用下,动力位移幅值与输入冲量近似呈线性关系,随着锤击力的增加,结构阻尼变化较小,频率下降.布有均布线荷载的框架梁在锤击荷载作用下产生了拱效应,刚度略有提高.尽管力锤最大锤击力超过框架梁最大抗力,但冲击能量不可使其发生倒塌.     

RC框架结构Pushover方法的保证率和适用性研究

以7层钢筋混凝土平面框架结构为例,通过统计分析不同地震烈度、不同场地条件、不同地震分组的平面框架在不同抗震设防水准条件下的Pushover分析性能点的概率分布,探讨Pushover分析方法的保证率和适用性.研究表明,Pushover分析方法是一种静力弹塑性分析方法,不适用于结构弹性抗震性能评估.